De impact van motorische taakomstandigheden op doelgerichte arm die kinematica en trunkcompensatie bereikt bij overlevenden van chronische beroertes
Summary
Dit protocol is bedoeld om de impact van taakomstandigheden op bewegingsstrategieën bij overlevenden van chronische beroertes te onderzoeken. Verder kan dit protocol worden gebruikt om te onderzoeken of een beperking in elleboogverlenging veroorzaakt door neuromusculaire elektrische stimulatie trunkcompensatie veroorzaakt tijdens doelgerichte armbereiken bij niet-gehandicapte volwassenen.
Abstract
Trunk compensatie is de meest voorkomende bewegingsstrategie ter vervanging van motorische tekorten in de bovenste extremiteit (UE) bij overlevenden van chronische beroertes. Er is een gebrek aan bewijs dat onderzoekt hoe taakomstandigheden van invloed zijn op rompcompensatie en doelgerichte arm die kinematica bereikt. Dit protocol heeft tot doel de impact van taakomstandigheden, met inbegrip van taakmoeilijkheid en complexiteit, op doelgerichte arm bereiken kinematica te onderzoeken. Twee niet-gehandicapte jongvolwassenen en twee overlevenden van een chronische beroerte met een lichte motorische beperking van de UE werden gerekruteerd voor het testen van het protocol. Elke deelnemer voerde doelgerichte armbereiken uit met vier verschillende taakomstandigheden (2 taakproblemen [grote versus kleine doelen] X 2 taakcomplexiteiten [wijzen versus oppakken]). Het taakdoel was om een doel te bereiken en te richten of een object dat zich 20 cm voor de thuispositie bevindt zo snel mogelijk op te pakken met respectievelijk een stylus of een paar eetstokjes, als reactie op een auditieve cue. Deelnemers voerden tien bereiken per taakvoorwaarde uit. Een 3-dimensionaal motion capture camerasysteem werd gebruikt om trunk- en armkinematica op te nemen. Representatieve resultaten toonden aan dat er een aanzienlijke toename was in bewegingsduur, bewegingsrukigheid en rompcompensatie als functie van taakcomplexiteit, maar niet bij taakmoeilijkheid bij alle deelnemers. Overlevenden van chronische beroertes vertoonden aanzienlijk langzamere, schokkerigere en meer feedbackafhankelijke armbereiken en aanzienlijk meer compenserende rompbewegingen dan niet-gehandicapte volwassenen. Onze representatieve resultaten ondersteunen dat dit protocol kan worden gebruikt om de impact van taakomstandigheden op motorische controlestrategieën te onderzoeken bij overlevenden van chronische beroertes met een lichte motorische beperking van de UE.
Introduction
Rompbeweging is de meest voorkomende strategie ter compensatie van beperkte vrijheidsgraden in de elleboog en schouder bij personen met motorische tekorten na een beroerte boven-extremiteit (UE)1,2. Eerdere studies hebben aangetoond dat personen na een beroerte verschillende bewegingsstrategieën gebruiken in verschillende motorische taakomgevingen3,4,5. Dynamische systemen motorische controle theorie legt uit dat bewegingen voortkomen uit interne individuele factoren en externe factoren, zoals taakomstandigheden en omgeving6. Verder legt de wet van Fitt de relatie uit tussen taakmoeilijkheden en bewegingssnelheid, met de neiging om moeilijkere taken uit te voeren met lagere snelheden7. In termen van doelgerichte arm bereiken taken, Gentilucci gemeld dat mensen vertragen hun bereiken bewegingen wanneer ze bereiken en grijpen een kleiner object in vergelijking met een groter object8. De impact van taakcomplexiteit op doelgerichte arm die kinematica en compenserende bewegingsstrategieën bereikt bij overlevenden van chronische beroertes is echter niet goed begrepen. Een eerdere studie die het aanwijzen en begrijpen van taken bij overlevenden van chronische beroertes onderzocht, toonde aan dat verschillen in kinematische variabelen tussen twee verschillende taken verschillen in UE-motorische stoornissen verklaarden, gemeten door de Fugl-Meyer Upper Extremity Score9. Deze studie vergeverde echter niet direct hoe bewegingsstrategieën verschillen in termen van kinematische variabelen tussen het aanwijzen en begrijpen van taken. Een beter begrip van de impact van taakomstandigheden op compenserende bewegingsstrategieën met inachtneming van het individuele motorische beperkingsniveau is cruciaal om effectieve behandelingssessies te ontwerpen om compenserende bewegingen te minimaliseren en de restitutie van motorische beperkingen te maximaliseren. Daarom is het noodzakelijk om te onderzoeken hoe taakomstandigheden, met name taakcomplexiteit, bewegingsstrategieën beïnvloeden bij personen met post-stroke motorische stoornissen. Dit voorgestelde studieprotocol zal de impact van taakomstandigheden op doelgerichte arm bereiken kinematica bij niet-gehandicapte volwassenen en overlevenden van een beroerte onderzoeken. De doelstellingen van dit protocol zijn tweeledig: 1) om te onderzoeken of de complexiteit van de taak van invloed is op rompcompensatie en doelgerichte arm die kinematica bereikt bij overlevenden van chronische beroertes; 2) om te bepalen of dit protocol de kinematica van doelgerichte armbereiken kan onderscheiden tussen niet-gehandicapte volwassenen en overlevenden van chronische beroertes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Voorlopige resultaten ondersteunen dat dit protocol geschikt kan zijn om de impact van taakcomplexiteit op rompcompensatie en doelgerichte arm bereiken van kinematica bij zowel niet-gehandicapte volwassenen als overlevenden van chronische beroertes te onderzoeken.
Deze representatieve resultaten ondersteunen ook dat dit protocol geschikt kan zijn om de kinematische verschillen in doelgerichte armbereiken tussen niet-gehandicapte volwassenen en overlevenden van chronische beroertes te bepalen. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen Christopher Neville, Girolamo Mammolito en F. Jerome Pabulayan waarderen voor hun vitale bijdragen aan de ontwikkeling van dit protocol en het verzamelen van gegevens.
Materials
| A pair of chopsticks | NA | NA | 20 cm length, one chopstick had the passive motion capture markers (custom made) |
| Auditory cues for motor tasks | NA | NA | Custom made audio file are played on a smart phone |
| Matlab R2018b software | Mathworks | ||
| MotionMonitor v 8.52 Software | Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL | ||
| Perdue Pegboard Test | |||
| Plastic cubes (0.3 cm on edge) | NA | NA | Custom made plastic cubes with 0.3 cm on edge. These were made using 3D printer |
| Plastic cubes (1cm on edge) | NA | NA | Custom made plastic cubes with 1 cm on edge. These were made using 3D printer |
| Template print | NA | NA | Custom made templates of the motor tasks, including home position, outlines of target positions. |
| Vicon 512 Motion-analysis System and Work station v5.2 software | OMG plc, Oxford, UK |
References
- Spinazzola, L. Impairments of trunk movements following left or right hemisphere lesions: dissociation between apraxic errors and postural instability. Brain. 126 (12), 2656-2666 (2003).
- Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157 (2), 162-173 (2004).
- Saposnik, G., Levin, M. SORCan SORC. Virtual Reality in Stroke Rehabilitation A Meta-Analysis and Implications for Clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
- Levin, M. F., Snir, O., Liebermann, D. G., Weingarden, H., Weiss, P. L. Virtual Reality Versus Conventional Treatment of Reaching Ability in Chronic Stroke: Clinical Feasibility Study. Neurology and Therapy. 1 (1), 3 (2012).
- Knaut, L. A., Subramanian, S. K., McFadyen, B. J., Bourbonnais, D., Levin, M. F. Kinematics of pointing movements made in a virtual versus a physical 3-dimensional environment in healthy and stroke subjects. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (5), 793-802 (2009).
- Mastos, M., Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C., Mastos, M., Eliasson, A. C., Imms, C. M. K., Mastos Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C. M. Goal-directed training: linking theories of treatment to clinical practice for improved functional activities in daily life. Clinical Rehabilitation. 21 (1), 47-55 (2007).
- Harris, C. M., Wolpert, D. M. Signal-dependent noise determines motor planning. Nature. 394, 780-784 (1998).
- Gentilucci, M. Object motor representation and reaching-grasping control. Neuropsychologia. 40 (8), 1139-1153 (2002).
- Subramanian, S. K., Yamanaka, J., Chilingaryan, G., Levin, M. F. Validity of Movement Pattern Kinematics as Measures of Arm Motor Impairment Poststroke. Stroke. 41 (10), 2303-2308 (2010).
- Strenge, H., Niederberger, U., Seelhorst, U. Correlation between Tests of Attention and Performance on Grooved and Purdue Pegboards in Normal Subjects. Perceptual and Motor Skills. 95 (2), 507-514 (2002).
- Lin, J. -. H., Hsu, M. -. J., Sheu, C. -. F., et al. Psychometric comparisons of 4 measures for assessing upper-extremity function in people with stroke. Physical Therapy. 89 (8), 840-850 (2009).
- See, J., Dodakian, L., Chou, C., et al. A standardized approach to the fugl-meyer assessment and its implications for clinical trials. Neurorehabilitation and Neural Repair. 27 (8), 732-741 (2013).
- Murphy, M. A., Willén, C., Sunnerhagen, K. S. Kinematic Variables Quantifying Upper-Extremity Performance After Stroke During Reaching and Drinking From a Glass. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (1), 71-80 (2011).
- Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157, 162-173 (2004).
- Järveläinen, J., Schürmann, M., Hari, R., Jarvelainen, J., Schurmann, M., Hari, R. Activation of the human primary motor cortex during observation of tool use. Neuroimage. 23 (1), 187-192 (2004).
- Imazu, S., Sugio, T., Tanaka, S., Inui, T. Differences between actual and imagined usage of chopsticks: An fMRI study. Cortex. 43 (3), 301-307 (2007).
- Ishii, R., Schulz, M., Xjang, J., et al. MEG study of lang-term cortical reoganization of senorimotor areas with respect to using chopsticks. Neuroreport. 13 (16), 2155-2159 (2002).
- Chen, H. M., Chang, J. J. The skill components of a therapeutic chopsticks task and their relationship with hand function tests. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 15 (12), 704-709 (1999).
- Shin, S., Demura, S., Aoki, H. Effects of prior use of chopsticks on two different types of dexterity tests: Moving Beans Test and Purdue Pegboard. Perceptual and Motor Skills. 108 (2), 392-398 (2009).
- Ma, H. -. i., Trombly, C. A., Robinson-Podolski, C. The Effect of Context on Skill Acquisition and Transfer. American Journal of Occupational Therapy. 53 (2), 138-144 (1999).
- Rosenbaum, D. A., Engelbrecht, S. E., Bushe, M. M., Loukopoulos, L. D. Knowledge Model for Selecting and Producing Reaching Movements. Journal of Motor Behavior. 25 (3), 217-227 (1993).
